废弃油井淤泥固化技术的研究与应用

摘要

作为石油与天然气勘探以及开采过程中最重要的废弃物，废弃油井淤泥的PH一般呈碱性，并且具有盐度高、透光率低、含油类、含大量有机物以及重金属离子的特点。如果不经过彻底处理而直接排放，会对周边环境造成严重的污染。本文针对江汉油田废弃油井淤泥的特点，采用了先破胶处理再进行固化的研究方法，并且验证了压滤机的引入可以提高废弃油井淤泥的固化效率。文章主要分为三部分:第一，对现场采集的废弃油井淤泥进行破胶处理实验，对FeCl3、聚合氯化铝(PAC)、Fe(NO3)3、Al2(SO4)3单独破胶效果和复合破胶效果进行对比，随后将优选出的破胶剂与聚丙烯酰胺破胶效果进行对比，以上清液透光率和离心后絮体质量为标准选出最合适的破胶剂。第二，对破胶后的废弃油井淤泥进行固化实验，从石灰、石膏、粉煤灰、硫铝酸盐水泥和水泥中优选出固化剂组合，通过正交试验以及方差分析确定最终的固化剂配比。第三，实验室模拟循环压滤系统，确定其可行性，并将破胶以及固化后的废弃油井淤泥进行烧砖和烧熟料实验，将其变废为宝。
　　通过室内研究得出的结论:
　　(1)通过对FeCl3、聚合氯化铝、Fe(NO3)3、Al2(SO4)3单独破胶效果对比，Al2(SO4)3的破胶效果最优，此时离心后絮体质量为7.1g，上清液透光率为91.6％，总体破胶效果比较理想。FeCl3、 Fe(NO3)3、 Al2(SO4)3复合作用效果不如Al2(SO4)3单独作用效果好。聚丙烯酰胺的加入没有改善Al2(SO4)3的破胶效果，最终选择Al2(SO4)3作为破胶剂，掺量为2.2g。
　　(2)通过固化剂初选试验，选定了石灰、石膏、粉煤灰和硫铝酸盐水泥作为固化剂的主要组成;通过正交实验及方差分析最终确定了固化剂的组成为:石膏5g、石灰10g、硫铝酸盐水泥100g、粉煤灰15g，以此配比固化后的废弃油井淤泥强度为0.83MPa，浸出液PH为8.69，氯离子含量为0.19mol/L，透光率为98.9％，整体效果比较理想。
　　(3)设计循环压滤系统并在实验室进行模拟，其分离水符合环保要求并可部分循环利用;将固化后的废弃油井淤泥进行烧熟料和烧砖实验，熟料中游离氧化钙的含量随着固化剂掺量的增加而减少;砖体的物理力学性能符合烧结砖的标准要求，抗压强度可达到20MPa，烧成密度为15.6g/cm3，吸水率为19.3％;

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 问题的提出及意义

1．2 废弃油井淤泥及其环境污染

1．2．1 废弃油井淤泥的来源

1．2．2 废弃油井淤泥的组成及特点

1．2．3 废弃油井淤泥的分类

1．2．4 废弃油井淤泥对环境的影响

1．3 废弃油井淤泥处理技术研究现状

1．3．1 化学固化处理方法

1．3．2 化学强化固液分离法

1．3．3 MTC转化技术

1．3．4 坑内填埋

1．3．5 注入安全地层或环形空间

1．3．6 土地耕作

1．3．7 坑内密封

1．3．8 再回收利用

1．4 废弃油井淤泥处理的技术难点及显著问题

1．5 废弃油井淤泥处理技术的发展趋势

1．5．1 优选钻井液

1．5．2 控制井眼大小

1．5．3 开发无毒钻井液与新型处理剂

1．5．4 开发最佳废弃淤泥管理系统

1．5．5 加强开发专业化的固化处理设备

1．5．6 加强有肥效固化剂的研发

1．6 研究目标、内容和技术路线

1．6．1 研究目标

1．6．2 研究内容

1．6．3 技术路线

第二章 实验方案及实验材料、方法

2．1 实验方案设计

2．2 实验材料

2．2．1 破胶剂

2．2．2 固化材料

2．3 实验的主要仪器设备

2．4 实验及分析方法

2．4．1 破胶实验方法

2．4．2 固化实验方法

2．4．3 压滤实验方法

2．4．4 淤泥含水率测定方法

2．4．5 淤泥浸出液制备及其分析方法

第3章 废弃油井淤泥化学脱稳过程

3．1 废弃油井淤泥基本特性

3．2 废弃油井淤泥脱稳过程的理论成果

3．3 无机破胶剂的选择

3．3．1 无机破胶剂单独作用效果分析

3．3．2 无机破胶剂复合作用效果分析

3．3．3 有机破胶剂作用效果分析

3．4 本章小结

第4章 废弃油井淤泥固化实验研究

4．1 废弃油井淤泥固化方法概述

4．2 固化剂初步筛选实验

4．3 固化正交实验设计

4．3．1 正交试验方案

4．3．2 正交试验结果

4．3．3 正交试验直观分析

4．3．4 正交试验方差分析

4．4 本章小结

第五章 循环压滤系统及固化体再利用

5．1 循环压滤系统的模拟

5．2 废弃油井淤泥固化体烧砖实验

5．2．1 砖体抗压强度

5．2．2 砖体烧成密度和吸水率

5．3 废弃油井淤泥固化体烧熟料实验

5．3．1 熟料易烧性的研究

5．3．2 熟料SEM分析

5．4 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

附录

致谢